小结构Z形弯管在大管径供热直埋管道中的应用研究

针对小结构Z形弯管能否在大管径供热直埋管道中作为弯管补偿器应用的问题，分别采用数值模拟和理论计算的方法对3种小结构Z形弯管进行了研究。结果表明：补偿臂长度为1．1～2倍变形段长度的小结构Z形弯管可以作为补偿器使用；在补偿量相同的条件下，补偿短臂长度为1．1～1．2倍变形段长度时Z形弯头的应力最小；补偿短臂长度小于变形段长度时Z形弯头的应力迅速增大，不能作为补偿弯管使用。

Z形直埋供热弯管的应力分析

利用ANSYS软件对直径1400mm的Z形供热直埋弯管进行了应力计算,建立了有限元模型,分析了影响Z形弯管应力变化的主要因素,并分别对补偿臂长度为1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4倍的变形段长度工况进行了数值模拟及分析,结果表明:直径1400mm的Z形供热直埋弯管在压力荷载和温度荷载共同作用下满足应力叠加原理;补偿臂长度小于0.7倍变形段长度时,弯管应力值迅速增大,工程中对于直径1400mm的直埋Z形弯管应尽量采用补偿臂长度大于0.8倍及以上的变形段长度,否则会增加管道运行的不安全性。

基于岩土纵向分层的中深层U型地埋管换热器取热性能研究

为探讨不同地质结构分层下不同影响因素对中深层U型地埋管换热器传热性能的影响,建立了基于岩土纵向分层的中深层U型地埋管换热器的数值传热模型,利用MATLAB软件,采用交替方向隐式法模拟了循环流量、入口温度、水平管长度、保温材料导热系数、回填材料导热系数对U型地埋管换热器传热性能的影响.结果表明:(1)当循环工质流量从10 m^(3)/h增加到30 m^(3)/h,取热量逐步提高,但提高入口温度会导致取热性能下降.为使热泵机组、地热换热器高效运行,需要综合考虑循环流量的选择以及根据实际工况调试出合理的入口温度;(2)增加水平管长度对于提升埋管换热器性能明显.在经济成本以及技术允许的情况下可适当增加水平管长度;(3)在上行管出口部分设置保温层后,取热量增加,但随着导热系数的降低,取热量增幅逐渐减小,因此采用低导热系数保温材料可以减轻逆向传热现象;(4)其他参数不变时,提高回填材料导热系数可以明显提高换热器出水温度,增大取热量,因此可以采用导热系数较高的回填材料来提高换热器取热能力.